一种基于最优邻接链的高分辨率遥感影像分割方法.pdf

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1、2013年第9期蒋圣，等：一种基于最优邻接链的高分辨率遥感影像分割方法27文章编号：0494-0911(2013)09-0027-04中图分类号：P237文献标识码：B一种基于最优邻接链的高分辨率遥感影像分割方法蒋圣，陶吻，胡健波(1．江苏省基础地理信息中心，江苏南京210013；2．交通运输部天津水运工程科学研究所，天津300456)AMethodofHigh-resolutionRemoteSensingImageSegmentationBasedonOptimalAajacentChainJIANGSheng，TA0Yang，HUJi

2、anbo摘要：基于区域合并分割方法的性能在很大程度上取决于区域模型、合并准则和合并顺序，依据遥感影像的目视解译原理，分析高分辨率遥感影像的特点，设计一种新的融合光谱、形状和空间位置的合并代价函数并进行区域相似性度量。同时加入面积控制参数，使得区域在光谱值相同的情况下优先合并小区域。在合并顺序的改进中，以最优邻接链的形式来表达和获取局部范围的最小合并代价区域对，确保每次相互合并的区域都为局部最优。对QuickBird多光谱影像进行分割试验，并与eCognition的分割结果进行比较，结果证明本文方法在分割精度上有优势，更符合人的视觉感知。关键

3、词：区域合并；图像分割；高分辨率遥感影像出一种新的区域合并代价函数，其融合了光谱、形一、引言状、空间位置；通过一种链表的形式来寻找局部最对地观测技术的快速革新，使得IKONOS、Quick—优区域对，改进了合并顺序和区域模型。Bird等高分辨率遥感影像应用广泛。随着影像空间二、原理与方法分辨率的提高，地物的形状、纹理和空问位置等信息变得越来越丰富。传统的影像处理技术仅从像素光依据对遥感影像目视解译的原理，概括对高分谱特征出发，具有明显的局限性，从而使得面向对象辨率影像中地物目视判别的基本思路：遥感影像处理技术应运而生。其中，最基本的问题便1

4、)区分不同地物的主要依据是光谱特征。是影像分割，因此设计一种针对高分辨率遥感影像图2)高分辨率影像中的人造地物一般具有规则像解译和处理的分割方法显得非常重要。的几何外形和清晰的边界。区域合并分割方法指依据某种准则，不断地合3)地物具有空间相关性。并相似的邻接区域直至满足终止条件J。这种方针对以上特点，笔者将其抽象为区域合并分割法具有原理简单、无监督，以及适用于多光谱影像概念模型：①光谱距离是区域合并的主要依据；等优点。近年来，针对高分辨率遥感影像，学者们②形状因子、面积因子和空间位置是区域合并的重常常采用初始分割获取初始区域，然后使用最近邻

5、要依据；③高分辨率遥感影像分割方法必须是多尺图将合并代价最小的区域逐步合并，推动了遥度分割方法。感分割方法的发展，但都在分割精度或分割效率上1．获取初始分割区域存在局限性。Baatz将区域的形状异质性和方差本文将原图像中的像素直接初始化来获得初引入到合并准则中，经过多次迭代合并直至满足终始分割区域。利用像素本身的固有属性为每个区止条件，其分割速度和效果在eCogniton软件中表现域赋以初始值：面积为1，光谱均值为像素本身的优异，但其技术细节尚未公开；Tzotsos_6在合并过程值，区域周长为4，区域邻居为像素4邻域。中使用微窗口提高分割速

6、度，并提出新的起始分割2．设计区域合并代价函数区域来优化分割结果，但分割区域的形状信息不精区域合并代价函数是区域相似性度量的关键所确，不利于高分辨率遥感信息的提取。在。在此，针对高分辨率遥感影像的特点和本节所提本文将针对区域合并分割的3个核心概念：合的分割概念模型，设计区域合并代价函数并顺序、合并准则和区域模型进行技术改进J，提收稿日期：2012-03436基金项目：国家自然科学基金(41201415)；江苏省自然科学基金(BK2012504)作者简介：蒋圣(1984一)，男，江苏宜兴人，博士生，主要研究方向为遥感图像处理和DEM数字地形分

7、析。28测绘通报2013年第9期式中，表示区域i和区域合并后的外边界周长；，(i，)=()·[W·D+(1一)·Ho．]·△fn十凡和fi分别表示区域i的面积和外边界周长(同理于(1)和)。regioniisadjm3．寻找局部最优区域对【region_『(2)+∞，regioniisnotadjacentto_，区域合并过程中，首先处理局部范围内合并代式中i，)表示区域i和区域的合并代价函数；n价最小的区域对，将会得到更为合理的分割结果。和nj分别表示区域i和的面积；n和nj的积除以本文结合局域最佳相互适配模型和RAG模型的思n和的和，可

8、以使包含像素数目较少的区域在光想，采用一种链表的形式来寻找局部最优区域对，谱均值相同的情况下，优先合并小区域；m为面积因并将这条链简称为“最优邻接链”。子的权重，以指数形式表示了